【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于具有特定的形状，例如弯曲或截断的衬底的，具体是涉及一种加工gan合金衬底片光滑斜面的纳米水射流定向抛光方法。
技术介绍
1、gan是第三代半导体中的代表性材料，其禁带宽度为3.4ev，与aln和inn的合金材料可实现从红外至紫外光波段的发光，是制作发光二极管，激光二极管的优秀材料；近年来，研究发现在正c取向gan自支撑衬底上外延的外延薄膜易呈现丘状与波状鼓包表面，不利于光电器件的进一步制作，采取具有特定偏角的gan衬底可以解决这一问题并得到光滑表面，因此需对gan衬底进行切偏角处理，对于gan自支撑衬底提出了新的挑战；由于gan自支撑衬底主要由氢化物气相外延系统(hvpe)得到，产品为独立的片状衬底，非蓝宝石、硅、碳化硅等材料常见的晶锭状产品，无法简单地通过线切割的方式实现偏角，此外，由于偏角过小，通过机械研磨的方式处理难度较高，激光切割存在成本过高及热损伤等问题；因此开发一种可定向抛光gan自支撑衬底片的技术具有迫切的需求以及面临着严峻的挑战。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，该用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术一种用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其步骤如下：
3、1)将gan合金衬底片进行磨平，然后进行精确定向后固定在cnc数控系统夹具上；
4、2)将不大于50nm的氧化物胶体溶液置于加热
5、3)通过纳米水射流系统中喷头组垂直喷射高压氧化物胶体溶液对gan合金衬底片表面进行刻蚀，并在衬底片表面形成微阶梯构成的斜面；
6、4)利用纳米水射流系统中喷头组垂直喷射高压氧化物胶体溶液对衬底片表面微阶梯结构进行抛光，使衬底表面形成光滑的斜面。
7、进一步，在步骤1)中，先通过对衬底片进行机械研磨找平，使衬底片的总厚度变化小于5um，然后采用高分辨x射线衍射仪对衬底片进行精确定向，按照特定方向将衬底片固定于样品盘上，最后将样品盘固定在cnc数控系统夹具上。
8、进一步，在步骤2)中，所述氧化物胶体溶液设置为氧化硅、氧化铝或氧化铈，所述氧化物胶体溶液通过加热箱加热和管道加热的方式进行加热，控制氧化物胶体溶液温度为30～75℃。
9、进一步，在步骤3)和步骤4)中，所述喷头组设置为多个独立喷头且喷头组射流刻蚀面积与gan合金衬底片表面面积适配，每个独立喷头均包括喷头主体和均布在喷头主体底部的微型喷嘴，所述微型喷嘴直径设置为50～500um。
10、进一步，所述纳米水射流系统中设置有多根供液管，所述供液管上对应设置有开关控制阀，所述开关控制阀对应控制1-3个独立喷头的通断。
11、进一步，所述独立喷头中各微型喷嘴出口处射流压力相同。
12、进一步，所述喷头主体内设置有双斜面凹面腔体，所述喷头主体两端设置有进液口。
13、进一步，所述喷头主体内设置有双斜面凸面型腔体或平面型腔体，所述喷头主体两端以及中心处设置有进液口i。
14、进一步，在步骤4中，通过cnc数控系统夹具旋转实现纳米水射流系统中喷头组喷射方向与微阶梯斜面垂直。
15、进一步，在步骤4中，通过喷头组沿xyz方向移动，实现喷头组喷射方向与微阶梯斜面垂直。
16、本专利技术的有益效果在于：
17、1、本专利技术用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法通过纳米氧化物溶胶为磨液，以纳米水射流方式在gan合金衬底片形成微阶梯斜面，然后采用纳米水射流对微阶梯斜面进行抛光，方便实现gan合金衬底偏角的定制，衬底材料损耗小，无表面热损伤，无机械损伤，抛光面质量高。
18、2、本专利技术用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法中纳米水射流抛光技术是一种以纳米溶胶为磨液的水射流抛光技术，其磨削原理为材料表面原子与胶体溶剂中的oh-离子发生化学作用，纳米磨液在与材料表面碰撞后会产生界面反应从而吸附于材料表面，最终在流动胶体的粘滞作用下将胶体颗粒连同与其发生界面反应的材料表面原子一并去除。
19、3、本专利技术中纳米水射流抛光技术控制精度高，可以实现原子级去除，多喷嘴密排加工的方式比较适合用于gan及其合金材料等硬脆材料的斜面加工，相比于机械磨抛和激光切割等加工方式，多喷嘴密排水射流抛光有着显著优势，如可以加工曲面，无表面热损伤，无机械损伤等，未来有潜力广泛应用于整个三代半导体加工领域。
20、4、本专利技术用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，具有以下优势：
21、1)可以用于不同晶向对晶片进行抛光，可实现偏角的定制；
22、2)纳米水射流抛光可实现原子层去除，精度高，可以严格控制磨削深度，对衬底材料的损耗小；
23、3)抛光产生的磨抛面质量较高，不会产生激光切割中的高温损伤，可与化学机械抛光质量相媲美；
24、4)可实现对衬底偏角的定制，具有明显的推广价值。
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1.一种用于制备GaN合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于，其步骤如下：
2.根据权利要求1所述的用于制备GaN合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：在步骤1)中，先通过对衬底片进行机械研磨找平，使衬底片的总厚度变化小于5um，然后采用高分辨X射线衍射仪对衬底片进行精确定向，按照特定方向将衬底片固定于样品盘上，最后将样品盘固定在CNC数控系统夹具上。
3.根据权利要求1所述的用于制备GaN合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：在步骤2)中，所述氧化物胶体溶液设置为氧化硅、氧化铝或氧化铈，所述氧化物胶体溶液通过加热箱加热和管道加热的方式进行加热，控制氧化物胶体溶液温度为30～75℃。
4.根据权利要求1～3任一项所述的用于制备GaN合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：在步骤3)和步骤4)中，所述喷头组设置为多个独立喷头且喷头组射流刻蚀面积与GaN合金衬底片表面面积适配，每个独立喷头均包括喷头主体和均布在喷头主体底部的微型喷嘴，所述微型喷嘴直径设置为50～500um。
5.根据权利要求4所述的用
6.根据权利要求4所述的用于制备GaN合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：所述独立喷头中各微型喷嘴出口处射流压力相同。
7.根据权利要求6所述的用于制备GaN合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的用于制备GaN合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：所述喷头主体内设置有双斜面凸面型腔体或平面型腔体，所述喷头主体两端以及中心处设置有进液口I。
9.根据权利要求1所述的用于制备GaN合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：在步骤4中，通过CNC数控系统夹具旋转实现纳米水射流系统中喷头组喷射方向与微阶梯斜面垂直。
10.根据权利要求1所述的用于制备GaN合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：在步骤4中，通过喷头组沿XYZ方向移动，实现喷头组喷射方向与微阶梯斜面垂直。
...【技术特征摘要】
1.一种用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于，其步骤如下：
2.根据权利要求1所述的用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：在步骤1)中，先通过对衬底片进行机械研磨找平，使衬底片的总厚度变化小于5um，然后采用高分辨x射线衍射仪对衬底片进行精确定向，按照特定方向将衬底片固定于样品盘上，最后将样品盘固定在cnc数控系统夹具上。
3.根据权利要求1所述的用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：在步骤2)中，所述氧化物胶体溶液设置为氧化硅、氧化铝或氧化铈，所述氧化物胶体溶液通过加热箱加热和管道加热的方式进行加热，控制氧化物胶体溶液温度为30～75℃。
4.根据权利要求1～3任一项所述的用于制备gan合金衬底片的纳米水射流定向抛光方法，其特征在于：在步骤3)和步骤4)中，所述喷头组设置为多个独立喷头且喷头组射流刻蚀面积与gan合金衬底片表面面积适配，每个独立喷头均包括喷头主体和均布在喷头主体底部的微型喷嘴，所述微型喷嘴直径设置为50～500um。
5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，张纪才，谭庶欣，
申请(专利权)人：阜阳市镓数氮化物产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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